دورة تكوينية 2025- دورةSVT االستعداد لمباراة التعليم تخصص DOMAINE : Biologie et physiologie végétale é • • Edu_svt 07 66 32 89 90 − 07 08 02 12 13 − Reproduction sexuée chez les algues Reproduction sexuée chez bryophyte Reproduction sexuée chez ptéridophyte Reproduction sexuée chez gymnosperme Reproduction sexuée chez angiosperme Multiplication végétative Nutrition Hydrominéral La photosynthèse 5 Quelques Définition • Appareil végétatif: individu pendant sa croissance et son développement ,soit sporophyte (spores sexuée) soit gamétophyte (gamète) • Appareil reproducteur : lieu de la formation des cellules de reproduction qui sont les gamétes ou les spores . Cet appareil est appelé sporocyste s’il libéré des spores ou gamétocyste s’il libére des gamètes Les gamètes et les spores se forment à partir d’une cellule mère soit par méiose Le sporocyste se trouve dans sporophyte et gamétocyste se trouve dans gamétophyte LA REPRODUCTION CHEZ LES ALGUES(PHYCOPHYTE) Thallophytes : • Les plus simple et les plus primitifs des végétaux. • Le thalle n’est pas différencié en tige, racine ou feuille. • Ce sont les représentants fossiles les plus anciens des végétaux. Thallophytes : ❖ Caractéristiques : • Végétaux cryptogames (sans fleurs, ni fruits) uni ou pluricellulaires et à cellules eucaryotes des milieux ombragés. • L’appareil végétatif est une seule cellule, une suite filamenteuse de cellules ou un amas de cellules appelé Thalle. • Dépourvus de racines et d’appareil conducteur de sève, ils se nourrissent par imbibition ou osmose. Thallophytes : ❖Développement : Leur développement se fait par : ➢Voie végétative : fragmentation ➢Voie asexuée : par les spores ➢ Voie sexuée : Cycle de vie et alternance de générations. Forme des gamètes libres ou nageuses. LA REPRODUCTION CHEZ LES ALGUES REPRODUCTION ASEXUÉE La multiplication asexuée met en jeu un seul génotype, celui de la plante mère qui est également celui de chacun des individus fils constituant un clone identique à la plante mère REPRODUCTION ASEXUÉE ❖ SCISSIPARITÉ (LA BIPARTITION) La reproduction par scissiparité ou division binaire est un mode de multiplication asexué qui se réalise simplement par division de l'organisme REPRODUCTION ASEXUÉE ❖ LA FRAGMENTATION DU THALLE • Elle a lieu chez les algues pluricellulaires, il s’agit d’une fragmentation du thalle, chaque fragment est capable de régénérer une plante entière. • Elle peut avoir lieu dans n’importe quelle zone du thalle, ou dans certaines parties du thalle plus ou moins spécialisées. REPRODUCTION ASEXUÉE ❖ LA SPORULATION (PRODUCTION DE SPORES) • Elle se fait grâce à des cellules spécialisées, asexuées: les spores directes, formées à l’intérieur d’un sporocyste à la suite d’une ou de plusieurs mitoses survenues dans une cellule-mère. • La germination de ces spores donne des thalles identiques à ceux qui les ont produites. REPRODUCTION SEXUÉE • C’est un phénomène qui nécessite des cellules particulières: les gamètes,produits par des gamétocystes: - Le gamétocyste mâle (spermatocyste): gamètes mâles (n chromosomes). • s’ils sont mobiles : anthérozoides. • s’ils sont immobiles : spermaties. - Le gamétocyste femelle (oocyste ou oogone): gamètes femelles (n chr);Elles sont appelées oosphères. • L’union de 2 gamètes lors de la fécondation est appelée gamie. • La gamie donne naissance à un œuf (zygote 2n chr), dont le patrimoine héréditaire est la somme du patrimoine génétique de chacun des 2 parents. • On distingue différents types de gamies: Hologamie Cystogamie Mérogamie REPRODUCTION SEXUÉE ❖ HOLOGAMIE • L’individu tout entier se transforme en gamète. Elle ne se rencontre que chez les thallophytes unicellulaires. REPRODUCTION SEXUÉE ❖ CYSTOGAMIE (CONJUGAISON) • Il n’y a pas d’individualisation des gamètes, mais on assiste à l’union du contenu de 2 cellules jouant le rôle de gamétocyste. • Si les 2 gamétocystes sont semblables et que leurs contenus respectifs effectuent des déplacements égaux pour s’unir dans le tube de conjugaison:Cystogamie isogame. • Si les gamétocystes sont différents et une cellule déverse la totalité de son protoplasme dans l’autre cellule:Cystogamie anisogame. REPRODUCTION SEXUÉE ❖ MÉROGAMIE • Formation de vrais gamètes qui ne représentent qu’une partie de l’individu. • On distingue: - la planogamie - l’oogamie - la trichogamie REPRODUCTION SEXUÉE ❑ PLANOGAMIE • Planogamie isogame: Les gamètes sont toujours petits de flagelles on parle dans ce cas de zoogamètes.ces gamètes sont tous semblables et ont le même comportement (pas de différence entre mâle et femelle). • Planogamie anisogame (anisogamie) o Les gamètes sont toujours mobiles. o gamète mâle ≠ gamète femelle. o Chez certaines algues les gamètes femelles sont moins mobiles que les gamètes mâles, chez d’autre les gamètes mâles sont plus petits que les gamètes femelles. REPRODUCTION SEXUÉE ❑ L’OOGAMIE • Une grande différence entre les deux types de gamètes: o Gamètes mâles plus nombreux par gamétocyste, pauvres en plastes et en réserves et très mobiles. o Gamètes femelles de grande taille, peu nombreux, parfois même uniques, par gamtocyste, riches en plastes et en réserves, inertes (immobiles) dans le milieu ou il sont déversés, ou restent enfermés dans le gamétocyste. REPRODUCTION SEXUÉE ❑ TRICHOGAMIE • Dans ce cas les gamètes mâles sont inertes (non mobiles) et se fixent au hasard sur le gamétocyste • femelle (=Carpogone) qui est surmonté d’un poil appelé le trichogyne. • Les trichogynes sont mucilagineux, ce qui permet la fixation des gamètes mâles dessus. LES CYCLES DE DÉVELOPPEMENT DES ALGUES CYCLE DE DÉVELOPPEMENT Chez les plantes la reproduction sexuée et la reproduction asexuée,s’intercalent et on obtient 2 générations: ➢ une génération haploïde à n chromosome. ➢ une génération à 2n chromosomes. On assiste donc à une alternance de deux générations, au cours du cycle de développement . Selon la dominance de chacune de ces deux générations plusieurs types de cycles peuvent être observés. CYCLE DE DÉVELOPPEMENT ✓ SUR LE PLAN MORPHOLOGIQUE On distingue dans la majorité des cas deux catégories d’individus différents , les uns produisent les spores on dit que ce sont des sporophytes , les autres produisent des gamètes et sont donc des gamétophytes Chez les algues rouges on note la présence d’une troisième catégorie d’individus que l’on nomme carposporophyte CYCLE DE DÉVELOPPEMENT 1. CYCLE MONOGÉNÉTIQUE Le développement du zygote implique la formation d’un individu appelé gamétophyte, qui une fois arrivé à la maturité sexuelle sera capable de produite des gamètes Ce cycle s’accomplit grâce à le gamétophyte Dans ce cas on dit que le cycle est monogénétique CYCLE DE DÉVELOPPEMENT 2. CYCLE DIGÉNÉTIQUE Le cycle est dit digénétique quand se succèdent alternativement, un gametophyte issu d’une méiose et un sporophyte issu d’un oeuf. Il y’a donc alternance de deux générations : un gamétophyte (n) et un sporophyte (2n). Si le gamétophyte est semblable morphologiquement au sporophyte on dit qu’il s’agit d’un cycle digénétique isomorphe. Si le gamétophyte est morphologiquement différent du sporophyte on parle de cycle digénétique hétéromorphe. CYCLE DE DÉVELOPPEMENT 3. CYCLE TRIGÉNÉTIQUE Ces cycles comportent trois générations,un gamétophyte, un sporophyte et un carposporophyte intercalé entre les deux Le carposporophyte est toujours parasite du gamétophyte femelle, il produit des carpospores qui donnent naissance à une génération morphologiquement identique au gamétophyte, mais au lieu de produire des gamètes, il produira des tétraspores qui redonneront à la suite des spores qui une fois germés donneront les gamétophytes CYCLE DE DÉVELOPPEMENT ✓ SUR LE PLAN CYTOLOGIQUE Dans un cycle la méiose peut avoir lieu à des moments différents par rapport à la gamie (la fécondation), il en résulte trois types de cycles: ❖ Diplo-haplophasiques ❖ Haplophasiques ❖ Diplophasique CYCLE DE DÉVELOPPEMENT ❖ LE CYCLE DIPLOHAPLOPHASIQUE La méiose a lieu vers le milieu du cycle, elle est donc toujours plus ou moins éloignée de la gamie. Donc on va avoir une alternance entre une haplophase et une diplophase. CYCLE DE DÉVELOPPEMENT ❖ LE CYCLE HAPLOPHASIQUE La méiose se situe juste après la gamie. Dans ce cas seul le zygote est diploïde. La plante n’est représentée dans ce cas que par le qui est gamétophyte haploïde. CYCLE DE DÉVELOPPEMENT ❖ LE CYCLE DIPLOPHASIQUE La méiose se déroule immédiatement avant la gamie. La plante est diploïde et seules les cellules issues de la méiose sont haploïdes. CYCLE DE DÉVELOPPEMENT Bryophytes ⚫ Les bryophytes sont des petits végétaux faisant la transition évolutive entre les algues (toutes à thalle) et les végétaux vasculaires ou supérieurs. ⚫ Végétaux non vasculaires ;répartie en trois classes principales: les mousses, les hépatiques et les anthocérotes. ⚫ Ce sont des indicateurs de microclimat humide. ⚫ Ce sont des cryptogames, se reproduisant grâce à des spores libérées et disséminées par le vent phénomène de reviviscence : la plante est capable Bryophytes ❖ Organisation et morphogenèse végétative ⚫ L’appareil végétatif est constitué: ❑ soit de tiges portant des petites feuilles peu épaisses et simplifiées ❑ soit d’un thalle ramifié aplati sur le substrat et plus ou moins épais. ❑ un rhizoïde filamenteux (assure la fixation au sol), l’absorption de l’eau et des sels minéraux se fait par toute la surface de la plante Bryophytes Classification des bryophytes Les anthocérotes Les hépatiques Sont des Bryophytes que Elles sont formées soit par des tiges l’on peut voir sur la terre aplaties garnies de feuilles nue des champs humides. disposées symétriquement de L’appareil végétatif est chaque côté, soit par une lame encore un thalle, il n’y a pas de cormus développé. aplatie qui rappelle le thalle des algues. Les mousses gamétophyte « feuillé » multiplication végétative très importante sporophyte toujours formé d'une soie terminée par une capsule On trouve les Mousses un peu partout dans les zones assez humides: forêts, cours d’eau, régions polaires. REPRODUCTION SEXUÉE ET CYCLE DE DEVELOPMENTN Reproduction sexuée ❖ Localisation des gamétanges Au moment de la reproduction il y a l’apparition aux sommets des tiges: -des gamétanges males=anthéridies -des gamétanges femelles=archégones ✓ espèce dioïque schéma d’une Anthéridie schéma d’un Archégone Reproduction sexuée ❖ Différenciation des gamétanges males ❑Le gamétange mâle ou anthéridie est un petit sac ovoide constitué d’une paroi monostromatique ,chaque cellule engendre un gaméte male. ❑Portés par un court pédicelle. A maturité, ils sont remplis d'anthérozoïdes biflagellés (les gamètes mâles) qui seront disséminés Coupe longitudinaled’une anthéridies Reproduction sexuée ❖ Différenciation des gamétanges femelle ⚫Les gamétanges femelles sont constitués d’un ventre limité par une paroi bistromatique et d’un col monostromatique. ⚫Au fond du col, le ventre abrite le gamète femelle ou oosphère. Reproduction sexuée ❖ Différenciation des gamétanges femelle Fig.10: Formation de l’archégone(Roland &vian) Reproduction sexuée ❖ fécondation ⚫A maturité les cellules qui surmontent l’oosphère sont lysées, leurs parois se gélifient et donne un mucilage qui attire l’eau , le col éclate à son extrémité. ⚫Les anthérozoïdes sont attirés par chimiotactisme positif vis-à-vis du saccharose et d’autre substances que contient le mucilage du col archégoniale. ⚫L’anisogamie est extrêmement marquée, il s’agie d’une oogamie. ⚫la fusion de spermatozoïde avec l’oosphère zygote (2n) Reproduction sexuée ❖ Développement de l’œuf en un sporogone ❑ L’œuf formé se transforme en un embryon (sans phase de repos) ❑ L’embryon continue à se développer en un sporophyte =sporogone (2n),qui reste fixé sur les gamétophytes. Reproduction sexuée ❖ Développement de l’œuf en un sporogone ❑ La capsule de sporogone (sporange) contient le tissu sporifère qui donnera naissance aux tétraspores après réduction chromatique, Germination ❑Libérés par temps sec, les spores sont à l’état de vie ralentie qui constitue une forme de résistance et de dissémination. ❑Lorsque les conditions devient favorable les spores germe en un protonéma Reproduction sexuée ❖ Le cycle Développement du polytric Le cycle développement comporte deux phases successives : ➢ La phase gamétophyte Haploïde correspond au protonéma et aux tiges feuillés ➢ La phase sporophytique diploïde correspond au sporogone Il y a donc deux générations avec dominance de la phase haploïde Cycle digénétique haplodiplophasique LA REPRODUCTION CHEZ LES PTÉRIDOPHYTES Les ptéridophytes ▪ L’apparition des Ptéridophytes marque un palier évolutif très important qui correspond à l’apparition des tissus conducteurs (trachéophytes). ▪ A quelques exceptions prés, l’appareil végétatif présente les 3 organes caractéristiques des végétaux supérieurs ( racine, tige et feuille). ▪ L’apparition de la lignine permet la consolidation des parois cellulaires. ▪ La reproduction des Ptéridophytes est d’un type primitif présentant certaines analogies avec celle des Bryophytes. ▪ Les représentants actuels du groupe sont de l’ordre de 10000 espèces réparties en quatre classes d’importance inégale: les Fougères, les Lycophytes, les Sphénophytes et les Psylophytes. • Vivent dans les lieus humides et ombragés, Les ptéridophytes ❖ ORGANISATION DES PTÉRIDOPHYTES ✓ Le sporophyte est représenté par la plante feuillé . ✓ Un pied de Fougère présente une tige souterraine =rhizome . ✓ La tige modifiée porte des feuilles aériennes =fronde et de nombreuses racines adventives. ✓ La feuille est le seul organe aérien. Les ptéridophytes ❖ ORGANISATION DES PTÉRIDOPHYTES Les ptéridophytes sont caractérisées par l’apparition de tissus conducteurs spécialisé dans le transport des sèves et l’établissement de corrélation entres les différentes parties de la plante: xylème et phloème. • Le phloème: comporte des cellules de parenchyme et des cellules criblés spécialisés dans la conduction des éléments organiques. • Xylèmes et lignines: comportes des cellules de parenchymes et des cellules lignifiées assurant le transport de la sève brute trachéides à ponctuation scalariformes. Reproduction chez les ptéridophytes ❑Appareil reproducteur des fougères ❖ Le sporophyte Le plant feuillé correspond au sporophyte. A maturité on observe sur la face inférieure des frondes des amas de sporanges ou sores. Au niveau de chaque sporange existe des cellules mères diploïdes (2n), chacune de ces cellules subit une méiose aboutissant à la formation de plusieurs cellules haploïdes (n). Ce sont les spores qui sont libérées après éclatement du sporange Reproduction chez les ptéridophytes ❑Appareil reproducteur des fougères ❖ gamétophyte ▪ Arrivés dans des endroits humides et à température environnante favorable, les spores libérées germent et donne après une succession de mitoses un minuscule prothalle foliacé sous forme de cœur (prothalle cordiforme), organisme pluricellulaire haploïde (n). ▪ Le prothalle est un gamétophyte qui porte à la fois des organes reproducteurs mâles (anthéridie) et des organes reproducteurs femelles (Archégone). ▪ Le prothalle est fixé au sol par des racines qui assurent sa nutrition Reproduction chez les ptéridophytes ❖ Gamétange male: anthéridie ▪ Chaque anthéridie est produite par la prolifération d’une cellule prothalliènne . ▪ Une anthéridie se présente sous la forme d’une sphère comprenant une paroi constituée par une seule assise de 4 cellules entourant 32 gamètes males (anthérozoïdes) ▪ Pendant la maturation de l’anthéridie la cellule mère des gamètes males subit 5mitoses et donne 32 cellules spermatogenèses qui vont se différencier par la suite pour donner 32 gamètes males. ▪ Les anthéridies assez rudimentaires, s'ouvrent et libèrent des anthérozoïdes plus ou moins spiralés, pourvus d'une couronne de nombreux cils. Reproduction chez les ptéridophytes ❖ Gamétange femelle: archégone ▪ Les archégones se forment tardivement au niveau du coussinet. ▪ Chaque archégone est formé à partir d’une cellule superficielle du prothalle. Celleci donne 3 cellules superposes . ▪ La cellule la plus externe est a l’origine des cellules du col. La cellule intermédiaire s’insinue entre les cellules du col et son noyau se divise ensuite en 2 cellules inégales L’une volumineuse( gamète femelle=oosphère), l’autre petite et appliquée à la base du col. Reproduction chez les ptéridophytes ❖ Fécondation et germination de l’œuf • Une fois les anthérozoïdes et les oosphères murs, l'apparition d'une fine couche d'eau à la surface du prothalle est suffisante pour fissurer la membrane des anthérozoïdes et ouvrir les archégones Grace à leur mobilité, les anthérozoïdes libérés se déplacent dans la fine pellicule d'eau vers les oosphères. • Un seul anthérozoïde arrive à féconder l'oosphère L'œuf qui en résulte entre en division formant ainsi un embryon de fougère composé d'une tigelle fixée sur le prothalle, d'une radicelle et d'une petite feuille. • Par la suite cette plantule devient indépendante du prothalle qui dégénère. • De nouvelles feuilles apparaissent formant une jeune fougère. CYCLE DE DÉVELOPPEMENT : LA FOUGÈ RE CYCLE DE DÉVELOPPEMENT : LA FOUGÈRE Le cycle de développement montre une alternance de 2 générations inégale avec une nette prédominance du sporophyte qui correspond à la plante feuillée . ❑ le sporophyte vit en parasite au début de son développement sur le prothalle. ❑ Il y a indépendance du sporophyte et du gamétophyte dans l’espace. ❑ Le gamétophyte est réduit et ne présente aucun organe végétatif différencié LA REPRODUCTION CHEZ LES GYMNOSPERMES 60 Les gymnospermes Ont des graines nues Les spermaphytes (Plantes à graines) Les angiospermes Protègent leurs graines à l'intérieur de l'ovaire qui donnera le fruit Quelques Définition Des plantes à fleurs unisexuées : La fleur porte soit les organes males ou les organes femelles, et on distingue dans ce cas : ❑ Des plantes unisexuees dioiques Les fleurs males et fleurs femelles portées par deux plantes différentes (Kiwi). ❑ Des plantes unisexuees monoiques Les fleurs males et fleurs femelles portées par la même plantes (courgette). Des plantes à fleurs Bisexuées : la fleur porte en même temps les organes mâle et femelle. Ex : (hibiscus rosa sinensis) Les gymnospermes ❑Les gymnospermes constituent un sous embranchement des spermaphytes (plante à graine), caractérisés par leurs graines nues. ❑Elles appartiennent aux phanérogames ❑Sont des plantes ligneuses, dont le port en cône est très caractéristique et fixé au sol grâce à une racine pivotante. ❑Présence d’ovules nus. ❑ Le gamétophyte est entièrement recouvert par les tissus du sporophyte (endoprothalie). ❑Les feuilles des conifères sont étroites et ont typiquement l’aspect d’aiguilles ou en écailles avec des stomates enfoncées, ce qui permet de limiter les pertes de l’eau. ❑Actuellement les gymnospermes sont représentées essentiellement par les conifères. La reproduction chez Les gymnospermes ❖ APPAREIL REPRODUCTEUR MÂLE OUCÔNE MALE Description ✓constitué de cônes de couleur jaune groupés en épis à la base de jeunes pousses. ✓chaque cône est constitué d’écailles (sporophylles), Écailles = étamines ✓ Chaque étamine porte 2 à 20 sacs polliniques sur sa face inférieur. 65 La reproduction chez Les gymnospermes ❖ APPAREILREPRODUCTEUR MÂLE OUCÔNE MALE Organisation d’un épi de cônes males de Pin 66 La reproduction chez Les gymnospermes ❖ APPAREILREPRODUCTEUR MÂLE OUCÔNE MALE ▪ Dans les sacs polliniques existe plusieurs cellules mères de pollen qui par méiose produisent des tétrapodes. La Différentiation des tétrapodes aboutisse aux grains de pollens. ▪ Le grain de pollen constitue le gamétophyte male. ❑ étapes de formation d’un grain de pollen de Pin La reproduction chez Les gymnospermes ❖ APPAREILREPRODUCTEUR MÂLE OUCÔNE MALE ▪ Le pollen du Pin est formé de quatre cellules: ✓ Deux cellules prothalliennes, aplaties ✓ Une cellule anthéridiale qui produit les gametes ✓ Une cellule végétative, donne le tube pollinique ❑ organisation d'un grain de pollen de Pin 68 La reproduction chez Les gymnospermes ❖ APPAREILREPRODUCTEURFEMELLE Description: ✓ Il est formé de cônes disposés à l'extrémité de certains rameaux de l'année, ils ont une évolution assez lente et persiste plusieurs années. ✓ Chaque cône est formé d’un axe portant des bractées à l’aisselle de chacune est inséré une écaille les macrosporophylles épaisse portant sur sa face supérieure deux ovules. ❑ organisation d’un épi de cônes femelles de Pin La reproduction chez Les gymnospermes ❖ FORMATIONDU GAMÉTOPHYTEFEMELLE • En fin du printemps une mégaspore devient visible au sein du nucelle et subit la méiose pour donner quatre mégaspores. • Seule la spore le plus profond persiste et, par des mitoses successives, produit le gamétophyte femelle nommé endosperme (C'est un tissu de réserve haploïde pour le futur embryon). • Les trois autres spores dégénèrent et disparaissent. 70 La reproduction chez Les gymnospermes ❖ POLLINISATIONET FORMATIONDES GAMÈTES MÂ LES ETFEMELLES ✓ Les grains de pollen sont libérés après l’ouverture longitudinale des sacs polliniques , sont disséminés par le vent , et pénètrent entre les écailles écartées des cônes de la première année. Ils tombent dans le liquide micropylaire sécrété par le nucelle et sont entrainés à l’intérieur des ovules. ✓ Les grains de pollen germent et donnent naissance à un tube pollinique ( à partir de la cellule végétative ) dont la croissance va durer pendant deux ans : 71 La reproduction chez Les gymnospermes ❖ FÉCONDATION -1ere année : La cellule anthérédiale se divise en deux pour donner la cellule socle et la cellule spermatogène. N.B: les archégones ne sont pas encore formés et le développement des pollen s’arrête à ce stade. -2ème année: ✓au sommet de l’endosperme se forme deux archégones( gamétanges femelles) chacun contient une grosse cellule (oosphère= gamète femelle) ✓Le grain de pollen reprend son développement, le tube pollinique s’allonge et pénètre plus profondément dans le nucelle ✓La cellule spermatogéne se divise et donne naissance à deux gamètes non ciliés 72 La reproduction chez Les gymnospermes ❖ FÉCONDATION ✓ Le tube pollinique pénètre dans le col de l’archégone mais il ne pénètre pas dans l’oosphère ✓ L’extrémité de sa membrane se résorbe et son contenu ( 4 noyaux) pénètre dans l’oosphère ✓ Le noyau végétatif, le noyau de la cellule socle et l’un des noyaux mâle reste dans la partie supérieur de l’oosphère et dégénèrent rapidement ✓ Le 2ème noyau mâle attient le noyau de l’oosphère et leur fusion donne un zygote diploïde. la fécondation est une siphonogamie. 73 La reproduction chez Les gymnospermes ❖ EMBRYOGÉNESE ✓ Le zygote se développe et forme un embryon entouré par l’endosperme ✓ Les réserves s’accumulent dans l’endosperme au moment de la différenciation de l’embryon . ❑ développement de l’embryon de Pin 74 La reproduction chez Les gymnospermes ❖ FORMATIONDE LA GRAINE - Les cellules de l'embryon se divisent, l'embryon commence à grandir . - les cotylédons se développent en verticilles en nombre de six et ils accumulent des réserves lipidiques et protéiques. - Les tissus continuent leur différenciation, à maturité, on observe une coiffe racinaire reliée au suspenseur, terminée par un méristème apical racinaire suivie d'une stèle centrale possédant à son extrémité supérieure un méristème apical ❑ organisation d’une graine de Pin 75 La reproduction chez Les gymnospermes ❖ FORMATIONDE LA GRAINE Remarques: ✓ L’ovule fécondé avec son embryon et les réserves constituent la graine ✓ Les réservent sont accumulés après la fécondation ✓ La graine est ailée ce qui favorise sa dissémination par le vent ✓ Après dissémination, la graine passe par une phase de vie ralentieavant de germer pour engendrer le sporophyte autotrophe. Il s’agit d’une graine véritable. Cycle de développement du pin sylvestre Les Angiospermes : ❑ Les angiospermes sont des plantes feuillées, pourvues de racines et de tissus vasculaires, se reproduisant par des graines et dont les ovules sont enfermés dans un ovaire clos. ❑ On dénombre au moins 250.000 espèces d'angiospermes qui sont adaptées à toutes les régions du monde, à l'exception des régions polaires, du sommet des hautes montagnes et de certains déserts. Néanmoins, deux tiers des espèces vivent sous un climat tropical. 79 Classification des Angiospermes : En fonction des cotylédons, qui sont des organes de stockage se transformant en feuille cotylédonaires à la germination. En distingue: Classification des Angiospermes Monocotylédones Dicotylédones • Un cotylédon. • Pas de croissance secondaire • Faisceaux vasculaires sont dispersés dans la tige . • feuilles avec des nervures en parallèles. • Feuilles n’ont pas de pétioles. • Pétales et étamines sont en multiple de 3. • deux cotylédons. • Croissance secondaire. • Faisceaux vasculaires de tige sont en cercles ou en anneaux. • Feuilles avec des nervures ramifiées. • Feuilles pétiolées. • Pétales et étamines sont en multiple de 4 ou 5. 6 Structure de la fleur : ❖ Une fleur typique des Angiospermes est constituée généralement d’un ensemble de pièces florales, ❖ Les pétales et les sépales, fixées sur l’extrémité renflée; ou réceptacle, d’un axe appelé pédoncule floral. ❖ La fleur est composée de trois ensembles qui se suivent de l’extérieur vers l’intérieur: Le périanthe l’androcée le gynécée 81 Structure de la fleur : Le périanthe: ensembles de pièces stériles: ➢ Le calice: l'ensemble des sépales ➢ La corolle : l'ensemble des pétales L’androcée: formé de l’ensemble des étamines. chaque étamine est formé par le filet, qui porte une Anthère. Le gynécée ou pistil formé de l’ensemble des carpelles. Chaque carpelle est formé d’un ovaire, style et stigmate 82 Diagramme florale : La formule florale : La formule florale décrit la composition d’une fleur en quelques chiffres, lettres et symboles, donc d’une manière simplifiée.Elle s’écrit sous cette forme : 5S, 5P, 5E, 3C 11 Diversité des fleurs des angiospermes: • Il existe une très grande diversité concernant la fleur des angiospermes : • Diversité de la forme, de la couleur, le nombre et la position des pièces florales. • Le type de la fleur : des fleurs simples Vs fleurs composées • Le sexe de la fleur : des fleurs monosexuées Vs des fleurs bisexuées. • Malgré la grande diversité, la fleur des angiospermes se caractérise par une unicité des organes. 84 Gamétogenèse femelle: 14 Gamétogenèse femelle: Gamétogenèse femelle: ❑ Formation du sac embryonnaire cellulaire Le gamétophyte femelle des angiospermes correspond au sac embryonnaire qui est inclus dans l’ovule chez de nombreuse espèce, le sac embryonnaire est en général composé de huit noyaux individualisés en sept cellules : • 3 antipodes • 2 synergides • 1 oosphère ( qui donnera l’embryon suite à la fécondation ) • une cellule centrale avec deux noyaux polaires. Chez d’autres espèces, le nombre de noyaux et des cellules du sac est diffèrent. Les synergides et l’oosphère sont formées du côté du micropyle, les autres sont du côté opposé. 14 Gamétogenèse male: ❑ Formation du grain de pollen Gamétogenèse male: ❑ Formation du grain de pollen • La gamétogenèse male s’effectue dans l’étamine au niveau de la jeune anthère après sa formation. • Dans la jeune anthère au niveau des 4 sacs polliniques chacune des nombreuses cellules mères de microspores subissent une méiose qui aboutit à la formation de 4 microspores. Après avoir subit des mitoses et plusieurs transformations au cours de leur différenciation, les très nombreuses microspores deviennent alors des grains de pollen mûrs 89 la Pollinisation et germination des grains de pollen: • La pollinisation est le transport du pollen de l’appareil reproducteur mâle ou androcée après la déhiscence de l’anthère vers l’appareil reproducteur femelle ou gynécée précisément sur le stigmate 90 Les types de la Pollinisation : pollinisation directe ou autogamie Pollinisation indirecte,croisée ou allogamie le stigmate d’une fleur est pollinisée par le pollen de la même fleur lorsque celle-ci est hermaphrodite ou par une fleur portée par la même plante lorsque les fleurs sont unisexuées et l’espèce monoïque (gymnospermes) le pollen d’une fleur pollinise le stigmate d’une fleur appartement à un autre plante. C’est le mode le plus fréquent ; elle favorise la formation de nouvelles variétés au sein de l’espèce Les agents de la Pollinisation : Plantes anémophiles Plantes entomophiles Plantes hydrophiles on parle d’anémogamie. 20% on parle d’entomogamie Presque toutes les espèces d’Angiospermes restantes sont pollinisées par des animaux dont par exemples les oiseaux, mais surtout des insectes. Une infime partie est pollinisée par des Angiospermes sont pollinisées par le vent et leurs grains de pollen sont adaptés à celà. l’eau Germination de grain de pollen: Le noyau végétatif est le premier à suivre le mouvement du cytoplasme, entraîné dans le tube pollinique. La cellule spermatogène suit après au fur et à mesure de l’allongement du tube pollinique. Au cours de son déplacement elle subit une mitose et produit 2 gamètes mâles ou spermatozoïdes, a ce stade la gamétogenèse mâle est terminée. Pour les grains de pollen tricellulaire, les 2 gamètes mâles formés avant la pollinisation dans l’anthère vont migrer en même temps que le noyau végétatif, dans le tube pollinique au début de 93 sa germination sur le stigmate Germination de grain de pollen: ▪ La fin de la gamétogenèse mâle qui a lieu après la pollinisation, le grain de pollen déshydraté qui arrive au niveau du stigmate, est d’abord reconnu, puis accepté. ▪ Une différence de potentiel osmotique entre le grain de pollen et les tissus récepteurs du pistil entraîne un mouvement d’eau vers le pollen. ▪ Le grain de pollen est alors hydraté, sa taille augmente. ▪ Sous l’effet de la turgescence, l’intine fait saillie au niveau d’une aperture et s’allonge en un tube pollinique : C’est la germination. 94 Double fécondation et formation de fruit: La double fécondation est une caractéristique exclusive des angiospermes. Le grain de pollen contient deux spermatozoïdes. • Un des noyaux spermatiques pénètre dans l’oosphère et s’unit à son noyau, il se forme alors un premier zygote diploïde appelé œuf principal • L’autre noyau spermatique fusionne à son tour avec le noyau polaire de la cellule centrale et forme un deuxième zygote triploïde, c’est la zygote accessoire Double fécondation et formation de fruit: L’embryogenèse : L’embryogenèse signifie la formation de l’embryon. Les 2 zygotes (zygote principal et zygote accessoire) qui résultent de la double fécondation ont des destinées différentes. ❖ Quelques jours après la fécondation, le zygote principal subit une première mitose et donne 2 cellules superposées: -Une cellule basale proche du micropyle. -Une cellule apicale ou terminale du coté de la chalaze. ❖ Devenir de la cellule basale Elle subit plusieurs divisions transversales pour former un filament pluricellulaire unisérié appelé suspenseur, qui permet non seulement l’accrochage de l’embryon dans l’ovule mais aussi sa nutrition.Il disparaît à la maturité de l’embryon. Formation de l’embryon des Angiospermes Dicotylédones : Les mitoses et la différenciation des différentes parties se poursuivent pour constituer l’embryon définitive ou très jeunes plantule constituée à ce stade de : ✓ 2 cotylédons, ✓ la gemmule située entre les cotylédons (constituée méristème caulinaire, qui va du permettre la formation de la tige feuillée après germination de la graine). ✓ la Radicule, ✓ l’hypocotyle situé entre la gemmule et la radicule, constituant la tigelle de la très jeune plantule. Formation de l’embryon des Angiospermes Monocotylédones : Chez les Monocotylédones jusqu’au stade globulaire, les étapes sont identiques à celles des Angiospermes dicotylédones, A partir de ce stade de l’embryogenèse , il y a soulèvement d’un seul lobe cotylédonaire, qui se développe en un seul cotylédon L’embryon définitive ou très jeune plantule est donc constituée : ✓ d’un seul cotylédon, ✓ d’une gemmule, ✓ d’une radicule, ✓ Et l’hypocotyle, situé entre la gemmule et la radicule. COMPARAISON DES EMBRYONS DES ANGIOSPERMES MONOCOTYLÉDONES ET DICOTYLÉDONES Formation de la grain: • Pendant le développement de l’embryon et de l’albumen, l’ovulese développe considérablement en augmentant de volume. • le zygote accessoire est formé après le zygote principal, il subit beaucoup plus rapidement de très nombreuses mitoses pour former très vite un tissu nourricier, appelé albumen dont le rôle est d’assurer la nutrition pour le développement de l’embryon. • Les téguments et le nucelle subissent des transformations suivantes: ✓ Les téguments les parois des cellules qui constituent les 2 téguments s’épaississent et se lignifient plus ou moins selon les espèces. Ils deviennent téguments de la graine qui assurent la protection. Graine albuminées: ✓La transformation du nucelle varie aussi selon les espèces pour constituer donc différents types de graines : • Les graines albuminées :Le nucelle est détruit progressivement jusqu’à disparaître complètement, digéré par l’albumen, qui se développe en devenant volumineux. • L’albumen devient alors un tissu nourricier. • Ex Graines de Ricin ou de dattes Graines Exalbuminées: Graines exalbuminées le nucelle disparaît complètement digéré par l’albumen, qui est lui-même complètement digéré par l’embryon au cours de son développement. Ce dernier met alors en réserve les substances nutritives au niveau de ses cotylédons qui deviennent très volumineux, occupant la totalité de la graine. Ex:Graines d’haricot, pois, tournesol etc... Graines a périspermes: Le nucelle persiste et se transforme en s’enrichissant de réserves, il devient un tissu nourricier appelé périsperme, qui remplace en grande partie l’albumen qui est réduit car digéré par l’embryon au cours de son développement. Ex: Graines de poivre, betterave... Formation des fruits: La fécondation a pour conséquence la transformation des ovules en graines et l’ovaire en fruit sous l’action de différents types d’hormones (Auxine ) Formation des fruits: Ainsi les différents tissus constituant l’ovaire épiderme externe, parenchyme chlorophyllien et épiderme interne, se transforment pour devenir le fruit constitué du péricarpe, comprenant donc 3 parties : L’épicarpe : la partie la plus externe du fruit provenant de la transformation de l’épiderme externe. • Le mésocarpe : la partie centrale provenant de la transformation du parenchyme chlorophyllien (la chair ). • l’endocarpe : la partie la plus interne provenant de la transformation de l’épiderme interne (la couche interne qui entoure les graines). FORMATION DES FRUITS: LA GERMINATION : La germination est l’ensemble des phénomènes par lequel l’embryon en vie ralentie dans la graines mure, reprend une vie active est de développe en jeune plante. Les limites de germination sont le début de l’hydratation de la semence et le tout début de la croissance de la radicule.Elle ne se produit que si un certains nombres de conditions sont remplies:Les conditions externes liées au milieu: Les conditions externes liées au milieu: Humidité Température Oxygène Lumière Les conditions internes liées a la graines: Maturité Viabilité Dormance LES TYPES DE LA GERMINATION : Germination hypogée Caractérise la germination des monocotylédones. Les cotylédons ne sont pas soulevés hors du sol. Ex: mais LES TYPES DE LA GERMINATION : GERMINATION ÉPIGÉE Caractérise la germination des dicotylédones .Les cotylédons sont amenés au dessus du niveau du sol.ex: l’haricot. LES ETAPES DE LA GERMINATION : La mesure de l’absorption de l’eau et de l’activité respiratoire des graines permet de distinguer trois phases lorsde la germination : Les trois phases de la germination LES ETAPES DE LA GERMINATION : ❖ PHASE D’IMBIBITION (I) • C’est une phase d’hydratation de la graine qui amène le contenu en eau à environ 50 à 60 % (dure 6 à 12h). • Lorsque toutes les parties de la graine sont hydratées, il y a reprise d’activité métabolique avec hydrolyse des réserves qui vont fournir à l’embryon les métabolites nécessaires à ses synthèses. • L’intensité respiratoire augmente fortement. LES ETAPES DE LA GERMINATION : ❖ PHASE DE LA GERMINATION AU SENS STRICT (II) • La teneur en eau reste stable, et la synthèse de protéines s’active. • La reprise d’activité métabolique est liée à l’augmentation d’activité des enzymes d’hydrolyse des réserves : amylases, protéases, phosphorylases et glucosides. LES ETAPES DE LA GERMINATION : PHASE DE CROISSANCE (III) • Cette phase commence par la percée de la radicule hors des téguments de la graine. • La teneur en eau atteint son maximum et l’activité respiratoire augmente à nouveau. • Des événements métaboliques et cellulaires s’accentuent pour permettre la croissance de l’embryon : - des divisions cellulaires - croissance de la radicule et de la tigelle - mobilisation des réserve • Après flétrissementdes cotylédons,les premières feuilles apparaissent et effectuent la photosynthèse. CYCLE DE DÉVELOPPEMENT DES ANGIOSPERMES Multiplication végétative ▪ Notion de reproduction asexuée: reproduction à partir d’un individu parental unique sans fécondation. ▪ une reproduction plus rapide et à plus faible coût énergétique que la reproduction sexuée . ▪ une clonalité qui assure l'occupation de l’espace par un même génotype (isogénie des clones) ce qui autorise toutefois une variation phénotypique . ▪ La multiplication végétative au sens strict, qui est une multiplication qui s’opère à partir des tissus végétatifs (= non reproducteurs) de la plante parentale, qui peut faire intervenir : - Des organes végétatifs non spécialisés (tiges, racines…) - Des organes végétatifs spécialisés : tubercules, stolons, racines drageonnâtes la multiplication végétative Multiplication végétative ❖ Les différents types de, multiplication végétative. ➢ Le tubercule (Pomme de terre) est un organe de réserves nutritives souterrain formé par un renflement de la tige. Il porte des bourgeons qui se développent à la germination pour donner de nouvelles plantes. ➢ Le bulbe (Oignon) est un organe de réserves nutritives souterraines formées par le renflement de la tige ou des feuilles à la base de la tige. Le bulbe porte un bourgeon central qui se développe pour donner une nouvelle plante. ➢ Certaines plantes comme la menthe possèdent une tige qui, une fois trouver des conditions favorables (L’eau ; sel minéraux…), peuvent former des racines et poussent en nouvelle plantes. ➢ Fraisier possède un stolon qui s'étale horizontalement dans le sol, et sur toute sa longueur se forment des racines et de nouvelles pousses aériennes Multiplication végétative ❖ Les structures histologiques intervenant dans la multiplication végétative. Les organes végétaux qui assurent la multiplication végétative forment les bourgeons. A l'extrémité du bourgeon apical, se trouve un amas de cellules indifférenciées qui se multiplient activement. Il forme le méristème. Les méristèmes se situent aussi à l'extrémité des racines et à l'aisselle des feuilles. Les cellules du méristème se divisent activement, mais leur nombre ne change pas ; cela signifie que certaines cellules issues de la division se différencient pour donner la tige, les feuilles et la racine, et d'autres cellules restent indifférenciées formant le méristème. Multiplication végétative ❖ Les facteurs chimiques intervenant dans multiplication végétative. ❑Pour la figure 1 : Chaque fois on augmente la concentration d’AIA on observe qu’en parallèle une augmentation du degré de courbure mais jusqu’à une concentration d’AIA= 2x10-7g/ml on observe une stabilité du degré de courbure (aucun effet) . Alors il s’agit d’une proportionnalité jusqu’à concentration d’AIA= 2x10-7g/m ❑Pour la figure 2 : Lorsqu’on dépasse la concentration de simulation maximale on remarque qu’on a inhibition effet toxique. La même concentration d’auxine peut stimuler la croissance d’un organe et inhiber celle d’un autre : Il existe une sensibilisation différente. (L’effet inhibiteur ou ’activateur en fonction de l’organe étudie) Multiplication végétative ❖ Application de la multiplication végétative dans le domaine agricole ❑ Bouturage : Le bouturage est un mode de multiplication végétative de certaines plantes, consistant à donner naissance à un nouvel individu de la plante mère à partir d'un organe ou d'un fragment d'organe isolé (morceau de rameau, feuille, racine, tige, écaille de bulbe) Multiplication végétative ❖ Application de la multiplication végétative dans le domaine agricole ❑Micro-Bouturage: culture in vitro La culture in vitro est un mode de multiplication végétative artificielle. C’est une culture d’explants de plantes, sur un milieu synthétique, dans des conditions stériles, dans un environnement contrôlé et dans un espace réduit Multiplication végétative ❖ Application de la multiplication végétative dans le domaine agricole ❑ Marcottage : Le marcottage est une méthode de multiplication des végétaux par la rhizogenèse (développement de racines) sur une partie aérienne d'une plante mère Multiplication végétative ❖ Application de la multiplication végétative dans le domaine agricole ❑ Greffage : le greffage est un mode de, multiplication végétative qui consiste à implanter dans les tissus d'une plante (nommée « porte-greffe ») un bourgeon ou un fragment quelconque (nommé « greffon ») pour obtenir une nouvelle espèce de bonne qualité. ❑ Le greffon et le porte-greffe doit être de la même famille ❑ Le greffage est une technique qui consiste à implanter une portion de végétal ou greffon, à une plante déjà enracinée ou porte-greffe les figures ci-dessous présentent les étapes de greffage Multiplication végétative ❖ Application de la multiplication végétative dans le domaine agricole NUTRITION HYDROMINÉRALE NUTRITION HYDRIQUE SIÈGE DE L’ABSORPTION EXPÉRIENCE:Hilda Rosène, 1950 Plantules de radis Lorsque la zone pilifère de la racine se trouve dans l’eau, la plantule est épanouie (expérience 1 et 3). Au contraire, si la zone pilifère de la racine se trouve dans l’huile, la plantule flétrit et meurt (expérience 2). Donc la zone pilifère contient des poils qui absorbent l’eau, ce qui permet à la plantule de rester épanouie ❑ La zone pilifère de la racine est une zone d’absorption intense. Nutrition Hydrique L’ABSORPTION DE L’EAU PAR LES RACINES EST RÉALISÉE AU NIVEAU DES POILS ABSORBANTS Nutrition Hydrique Nutrition Hydrique ❖ Méthodes de mesure de l’absorption de l’eau par les racines Potomètre de Vescque Nutrition Hydrique ❖ L’OSMOSE ▪ C’est le passage de l’eau à travers une membrane semi-perméable (perméable à l’eau seulement) qui sépare deux solutions de pression osmotique différente. La pression osmotique d’une solution est fonction de la quantité de substances dissoutes qu’elle contient. Sa valeur (exprimée en Pascal) est donnée par la relation : Po = R.T.C R : constante, égale à 8,3. 103J. mol-1. K–1 T : température absolue en Kelvin (T° C + 273 ) C : concentration molaire en substances dissoutes en mol. L–1 ▪ Si deux milieux 1 et 2 de concentration C 1 et C 2 ,(avec C 1 inférieure à C 2),sont séparés par une membrane semi-perméable, l’eau va se déplacer du milieu 1 le moins concentré ou hypotonique (pression osmotique faible) vers le milieu 2 le plus concentré ou hypertonique (pression osmotique élevée). Nutrition Hydrique ❖ APPLICATION AUX CELLULES VÉGÉTALES Dans une cellule végétale, le cytoplasme et la vacuole contiennent de nombreuses substances dissoutes (sels minéraux, oses, acides organiques…). La membrane plasmique, le cytoplasme et le tonoplaste (ou membrane de la vacuole) peuvent être assimilés à des membranes semi-perméables. On peut donc comparer la cellule à une solution possédant une certaine pression osmotique Po, séparée du milieu extérieur par une membrane semi-perméable. Nutrition Hydrique D’après son état d’hydratation, la cellule peut se présenter sous deux états : ➢ un état de turgescence, lorsqu’elle est bien hydratée et que sa membrane plasmique est accolée à la paroi cellulosique, ➢ un état de plasmolyse, lorsque sa membrane plasmique est décollée de la paroi cellulosique car le cytoplasme et la vacuole, en perdant de l’eau, se sont rétractés. ➢ Plasmolyse limite=Isotonie :le milieu a la même concentration que la vacuole. Il n'y a aucun échange d'eau. La cellule n'exerce aucune pression sur la paroi. La pression de turgescence est nulle Nutrition Hydrique ❑ CIRCULATION DE L’EAU DANS LA RACINE L’eau absorbée au niveau des poils absorbants va circuler dans la racine en suivant un transit ou transport horizontal (ou radial) qui va l’amener jusque dans les vaisseaux du bois ou xylème. Arrivée à ce niveau, elle va former, avec les sels minéraux, la sève brute qui va gagner les différentes parties de la plante par les vaisseaux ligneux, en suivant un transit vertical. ❑ Transport radial ou horizontal Plusieurs voies sont possibles pour ce déplacement : ❖ la voie du symplaste : les cytoplasmes cellulaires sont mis en réseau par de petits tunnels qui perforent les parois entre les cellules : les plasmodesmes. ❖ la voie de l'apoplaste : les parois cellulaires, les interstices entre cellules et l'intérieur des cellules mortes constituent l'apoplaste c'est à dire l'ensemble des espaces morts présents dans un tissu. ❖ la voie transmembranaire : l'eau et les sels minéraux traversent les membranes plasmiques et les parois pectocellulosiques. Nutrition Hydrique ▪ l’eau circule de l’assise pilifère à la fin de du parenchyme cortical par le phénomène d’osmose ▪ De la fin de parenchyme jusqu’au niveau central L’eau necessite une diffusion (contre la loi de l’osmose Nutrition Hydrique ❖ TRANSPORT VERTICAL Mise en évidence de la circulation : mise en jeu de 2 moteurs Expériences simples montrant l’aspiration foliaire et la poussée radiculaire La circulation chez les plantes (comme les arbres) se fait à l’intérieur de deux tissus conducteurs, le xylème et le phloème, qui sont composés de différents types de cellules. Nutrition Hydrique Structure primaire d'une racine dicotylédone Xylème Phloème Nutrition Hydrique Quelques définitions… ❖ Sève brute : constituée d’eau et d’éléments minéraux. Elle est transportée par le xylème dans un sens unidirectionnel ❖ Sève élaborée : constituée d’eau, de saccharose, d’acides aminés, d’hormones et d’ions. Elle est transportée par le phloème d’un organe source vers un organe cible (transport multidirectionnel). Nutrition Hydrique TRANSPORT VERTICAL DE L’EAU ET DES IONS (SÈVE BRUTE) Question: Par quels moyens les végétaux peuvent ils véhiculer la sève aussi haut et contre la gravité? 3 phénomènes agissent dans le transport vertical de la sève brute : ❖ la capillarité, ❖ la pression des racines(radiculaire), ❖ la transpiration Les stomates ❖ LOCALISATION DE LA TRANSPIRATION FOLIAIRE Les stomates ❖ STRUCTURE D’UN STOMATE ET MECANISME D’OUVERTURE TRAJET DE L’EAU DANS LE CONTINUUM SOL/PLANTE/ATMOSPHÈRE Nutrition Minéral ❖ LES BESOINS DE LA PLANTE Des études expérimentales sur le terrain ou en laboratoire ont permis de déterminer les éléments chimiques nécessaires au bon développement d’une plante. NPK milieu complet NP NK PK Nutrition Minéral ❖ CARENCE ET TOXICITÉ D’UN ÉLÉMENT Les quantités absorbées varient ainsi selon la plante, les éléments et les cycles de végétation. La croissance d’une plante dépend de la concentration de l’ion dans le sol. Nutrition Minéral ❖ LOI DU MINIMUM Si un sol est pauvre en un élément indispensable alors qu’il est doté normalement des autres éléments, la récolte dépendra de la proportion de l’élément déficient appelé facteur minimum. La loi du minimum peut être illustrée par le schéma du baquet. Quelle que soit la hauteur baquet, il ne peut être rempli au- dessus de la douve la plus basse. du De la même façon, dans une culture, la récolte dépendra du taux de l’élément indispensable le plus déficient (ici le potassium). Nutrition Minéral Une carence excessive d’un élément conduit à des maladies telles que les chloroses. Elles touchent la chlorophylle qui n’est plus synthétisée et par suite l’assimilation chlorophyllienne qui ne s’effectue plus normalement. Des taches décolorées dites chlorotiques apparaissent sur les feuilles, les tissus se dessèchent, la plante meurt. Exemple : ➢ chloroses magnésiennes (carence en Mg) ➢ chloroses ferriques (carence de Fe) ➢ chloroses calciques : c’est l’excès de Ca dans le sol qui provoque la carence en fer car celui-ci, insolubilisé, n’est plus absorbé par la plante. Nutrition Minéral Dans la nature, il y a sélection naturelle des plantes selon la nature du sol. On distingue des plantes dites : ❖ calcicoles, qui affectionnent les terrains calcaires ; ❖ silicicoles, qui affectionnent les terrains siliceux acides. Exemples : Fougères, Bruyère, Pin ; ❖ nitrophiles : sur terrains riches en nitrates . Exemples : Datura et autres Solanacées ; ❖ halophiles : sur sols salés. Nutrition Minéral ❖ LES RÉSERVES D’IONS DU SOL Les anions (NO3–, Cl–, PO4H22-, SO4 2–)et les cations (NH4+, K+, Na+,H+,Ca2+) peuvent être sous trois formes dans le sol : ❖ en solution, ❖ fixés sur le complexe argilo-humide absorbant (= colloïde) ❖ intégrés dans des complexes : les chélates. Types des transports biologiques ❖ MÉCANISMES DE L’ABSORPTION DES IONS ET DE LEUR TRANSFERT HORIZONTAL La courbe d’absorption d’un ion montre qu’il existe une absorption passive et absorption active faisant intervenir plusieurs mécanismes. une ❑ Absorption passive L’absorption passive est due à des transports qui se font toujours dans le gradients de concentration ou/et des gradients électrochimiques. Ces transports ne consomment donc pas d’énergie métabolique(ATP). sens des Ils peuvent se faire par : ➢ diffusion simple: C’est un transport ou les molécules diffusent à travers la membrane dans le sens du gradient de concentration(+concentré vers – concentré).Ce type de transport concernent les molécules hydrophobes et les petites molécules hydrophiles non chargées Types des transports biologiques ➢ Diffusion facilitée: faisant alors intervenir des protéines membranaires (perméases qui,graçe à des changements de conformation, font passer les ions à travers la membrane plasmique. ✓ Si la molécule n’est pas chargée: seule la différence de concentration des deux côté de la membrane détermine la direction du transport(transport dans le sens du gradient) Types des transports biologiques ▪ IL EXISTE DEUX CLASSES DE PROTÉINES DE TRANSPORT MEMBRANAIRE: ❖ Les protéines canaux: Elles forment un canal au sein de la membrane plasmique qui s’ouvre pour laisser diffuser certaines molécules dans le sens du gradient de concentration Exemple les canaux ioniques(diffusion rapide des ions et spécifiques d’un ou de plusieurs ions) et les canaux hydriques ou aquaporines(Ils permettent la diffusion rapide de l’eau à travers la membrane phospholipide).Ce transport de l’eau est appelé OSMOSE. Types des transports biologiques ❖ Les protéines porteuses ou transporteurs: Elles se lient au soluté à transporter et le font passer de l’autre côté de la membrane dans le sens du gradient, par la bascule ou par changement de configuration remarque LES MEMBRANES BIOLOGIQUES SONT DONC DES BARRIÈRES SÉLECTIVES TRÈS EFFICACES. LA FIGURE CI-DESSOUS INDIQUE LA PERMÉABILITÉ (OU NON) D'UNE DOUBLE COUCHE LIPIDIQUE SANS PROTÉINE À DIFFÉRENTS TYPES DE BIOMOLÉCULES. Types des transports biologiques ❖ Absorption active Elle est due à des transports qui se font contre les gradients chimiques de concentration ou/et électrochimiques. Ils consomment de l’énergie métabolique. Selon la source d’énergie, on distingue les transports primaires et les transports secondaires. ➢ Transports actifs primaires Ces transports utilisent l’ATP comme source d’énergie. Ils nécessitent, d’autre part, la présence de protéines membranaires appelées pompes qui peuvent faire passer l’ion à travers la membrane plasmique en hydrolysant l’ATP. C’est grâce à un tel transport que, dans les cellules végétales les ions H+ sont expulsés dans le milieu extracellulaire. Types des transports biologiques ➢ Transports actifs secondaires Ces transports nécessitent toujours la présence de protéines membranaires mais la source d’énergie nécessaire à leur fonctionnement se trouve dans le gradient de concentration ou le gradient électrochimique d’une substance (en général H+ dans les cellules végétales). Il y a donc toujours transport simultané de deux substances, c’est-à- dire, Cotransport. Selon les cas, l’entrée des ions H+ est couplée : ➢ au transport simultané d’un autre ion (Cl–…) qui pénètre dans la cellule grâce à une protéine appelée symport: les deux solutés sont transportés dans le même sens par un symporteur ➢ ou au transport simultané d’un autre ion (Na + …) qui sort de la cellule grâce à une protéine appelée antiport: les deux solutés sont transportés dans des sens opposés par un antiporteur H+ Cl– H+ Na + Types des transports biologiques EXEMPLES : ➢ Pompe Na+ / K+ -ATPase Dans le fonctionnement normal d’une cellule ✓ [K+] est beaucoup plus élevée à l’intérieur des cellules par rapport à l’extérieur ✓ [Na+] est beaucoup plus élevée à l’extérieur Cette différence de concentration est maintenue grâce à une pompe Na+ / K+ qui fait sortir Na+ et entrer K+. Cette pompe fonctionne comme un antiport. ➢ pompe Na+/Glucose Transport couplé du Na+ et du glucose Cette pompe fonctionne comme un symport Nutrition Minéral ▪ Les sels minéreaux circule de l’assise pilifère à la fin de du parenchyme cortical par le phénomène Transport actif ▪ De la fin de parenchyme jusqu’au niveau central les sels minéreaux nécessitent une diffusion facilitée LA PHOTOSYNTHESE NUTRITION CARBONÉE : LA PHOTOSYNTHÈSE NUTRITION CARBONÉE : LA PHOTOSYNTHÈSE ▪ La photosynthèse est le processus responsable de la transformation de l’énergie lumineuse en énergie chimique au niveau de la plante, autrement dit au processus permettant de synthétiser de la matière organique (sucres) à partir de la lumière du soleil. ▪ Elle se réalise au niveau des chloroplastes qui sont des organites cellulaires spécialisées, et permet une consommation de dioxyde de carbone et d’eau afin de produire du dioxygène et des molécules organiques telles que le glucose. Pour se faire la photosynthèse se réalise en deux grandes phases, la phase claire et la phase sombre. MISE EN ÉVIDENCE DE L’ABSORPTION DE CO2 ❑Une augmentation de CO2 se traduit dans le milieu par une coloration jaune de la solution ❑Une diminution de CO2 se traduit dans le milieu par une coloration rouge de la solution Lumière Obscurité MISE EN ÉVIDENCE DE DÉGAGEMENT DE L’O2 ➢ On déduit qu’en présence de la lumière, les plantes chlorophylliennes (aériennes et aquatiques) Dégager l’O2. MISE EN ÉVIDENCE DES PRODUITS FORMÉS AU COURS DE LA PHOTOSYNTHÈSE • Feuille entièrement colorée en bleue : Synthèse de l’amidon • La partie recouverte de la feuille n’est pas colorée en bleu: Synthèse de l’amidon sauf dans la partie cachée. • Feuille entièrement décolorée: Pas de synthèse de l’amidon Chlorophylle ❑ La chlorophylle brute extraite des feuilles est en fait un mélange de pigments: ❖ Des pigments verts: la chlorophylle a et b ❖ Des pigments jaunes et orangés: les caroténoïdes Localisation de la chlorophylle Schéma général d’un chloroplaste entouré de son enveloppe et montrant un système membranaire interne très développé, les thylacoïdes intergranaires et les thylacoïdes granaires Structure de la Chlorophylle La chlorophylle est du groupe des Hémines et possède un noyau tétrapyrolique (structure de cage) qui contient un atome de magnésium (Mg2+). Elle possède une courte chaîne latérale qui caractérise la chlorophylle « a » (radical méthyle) ou chlorophylle « b » (radical aldéhyde), et une longue chaîne phytol hydrophobe (hydrocarbure dérivé de l’isoprène C20). L’absorption de lachlorophylle o Les végétaux ont donc une forte activité photosynthétique avec une lumière rouge ou bleue et elle est nulle avec une lumière verte L’absorption de lachlorophylle La chlorophylle étant un pigment, elle a la caractéristique d’absorber la lumière dans le visible, mais les pics d’absorption varient suivant la chlorophylle : • chlorophylle a : à 430 (bleu) et 660 nm (rouge). • chlorophylle b : à 450 et 643 nm. L’absorption de la chlorophylle Lorsqu’un pigment capte un photon correspondant à sa capacité d’absorption un de ses électrons passe dans un état dit excité. Cette énergie peut se transmettre de 3 façons: soit en la répandant sous forme de photon, soit en la répandant sous forme de chaleur (ces deux façons font perdre de l’énergie), soit en transmettant l’énergie par résonance avec presque aucune perte d’énergie. L’absorption de la chlorophylle Différentes structures sont importantes dans la réception de la lumière. Tout d’abord l’antenne collectrice qui composée de chlorophylle a et b ainsi que des caroténoïdes Mais encore le centre réactionnel qui comprend uniquement une paire de chlorophylle a La chlorophylle «a» existe en deux variantes qui ont des pics d’absorption différents, selon les protéines qui lui sont associées : ❖La P680 qui absorbe à 680 nm. Elle est présente au niveau du photosystème II (PSII). ❖La P700 qui absorbe à 700 nm. Elle est présente au niveau du photosystème I (PSI). L’absorption de la chlorophylle Les phases de la photosynthèse • La phase claire est un ensemble de réactions photochimiques, qui dépendent de la lumière, et au cours desquels les électrons sont transportés à travers les deux photosystèmes (PSI et PSII) afin de produire de l’ATP (molécule riche en énergie) et du NADPH + H+ (potentiel réducteur). La phase claire permet donc directement la transformation de l’énergie lumineuse en énergie chimique. • La phase sombre correspond au cycle de Calvin, entièrement enzymatique et indépendante de la lumière, au cours duquel l’ATP et le NADPH + H+ sont utilisés pour la conversion du dioxyde de carbone et de l’eau en glucides. Cette seconde partie permet l’assimilation du gaz carbonique. Les phases de la photosynthèse ❖LA PHASE CLAIRE Le principe de la phase claire est de capter l’énergie lumineuse des photons et de la transmettre, via des électrons chargées de cette énergie, à une chaîne d’accepteur d’électrons (molécules ayant des potentiels d’oxydoréduction variables) ; on parle de phase photochimique. La phase claire nécessite donc de la lumière et aboutie à la formation de deux molécules : ATP et NADPH. Les phases de la photosynthèse Schéma de la première phase de la photosynthèse : Transformation de l’énergie limuneuse en énergie chimique Les phases de la photosynthèse Le transfert d'électrons et de protons dans la membrane des thylakoïdes est réalisé vectoriellement par quatre complexes protéiques. L'eau est oxydée et les protons sont libérés dans le lumen par le PSII. Le PSI réduit le NADP+ en NADPH dans le stroma, via l'action de la ferredoxine (Fd) et de la flavoprotéine ferredoxine-NADP réductase (FNR). Les protons sont également transportés dans le lumen par l'action du cytochrome P700. Ces protons doivent ensuite diffuser vers l’ATP synthase, où leur diffusion dans le gradient de potentiel électrochimique est utilisée pour synthétiser l'ATP dans le stroma. Les électrons des plastoquinones (PQH2) et des plastocyanines sont respectivement transférés au cytochrome b6f et au PSI. Les lignes pointillées représentent le transfert d'électrons. La chlorophylle « a » du P680 a donc perdu des électrons qu’elle doit récupérer pour continuer à fonctionner ; ils lui sont fournis via la photolyse de l’eau La photolyse de l’eau Au niveau du PSII va s’opérer une étape majeure de la photosynthèse : la photolyse de l’eau. A chaque fois que PSII est photo-oxydé, l’eau lui fournit un électron pour compenser la perte qu’il vient de subir et permettre sa régénération. L’eau est donc le donneur d’électrons primaire de la photosynthèse. La molécule d’eau doit ainsi subir une réaction d’oxydation sous l’action de la lumière. Cette réaction sera à l’origine de la libération d’électrons, de protons et d’oxygène. Les électrons seront capturés par le PSII, les protons produits iront s’accumuler dans l’espace intra-thylakoïdien pour participer au gradient de proton, et l’oxygène sera libéré dans l’atmosphère. L’oxygène est donc un déchet de la photosynthèse Le gradient de pH entre lumen et stroma est une forme de stockage d’énergie. Les ATPsynthases (enzyme de la membrane des thylakoïdes) permettent le retour des protons vers le stroma et en même temps la synthèse d’ATP. Les phases de la photosynthèse ❖ LA PHASE SOMBRE ▪ La phase sombre correspond à la phase d’assimilation du CO2 qui utilise les molécules énergétiques produites lors de la phase claire et qui est réalisée de manière cyclique. Ce cycle est appelé cycle de Calvin et il se déroule dans le stroma du chloroplaste. ▪ Le cycle de Calvin se déroule en trois étapes : (1) la carboxylation, au cours de laquelle le CO2 est lié de manière covalente à un squelette carboné ; (2) la réduction, au cours de laquelle un triose-phosphate se forme ; et (3) la régénération, au cours de laquelle l'accepteur de CO2, le ribulose-1,5-bisphosphate se reforme ▪ Les molécules d’ATP et de NADPH2 formées par les transports cyclique et non cyclique sont utilisées par le cycle de Calvin. L’ATP fournit l’énergie et les groupements phosphate tandis que le NADPH2 agit comme agent réducteur. ▪ Chaque tour du cycle de Calvin requiert 9 ATP et 6 NADPH2. ▪ Le cycle de Calvin se déroule dans le stroma Les phases de la photosynthèse Deuxième phase de la photosynthèse : le cycle de Calvin Equation de la photosynthèse la photosynthèse chez les plantes C3 ❖ LES PLANTES EN C3 La majorité des plantes sont dites en C3, utilisant des molécules à trois carbones pour la formation de leurs sucres . Elles vivent principalement dans des milieux tempérés. Au niveau de ces plantes, la vitesse de fixation du CO2 croît linéairement avec l’augmentation de l’intensité lumineuse, jusqu’à un certain seuil appelé intensité lumineuse saturante, qui correspond à la vitesse maximale d’assimilation du CO2 et qui est représentée par un plateau exprimé en pourcentage de l’ensoleillement maximal. Cette proportionnalité est due au fait que la lumière joue un rôle important la régulation de l’ouverture des dans stomates, indispensable à l’assimilation du CO2 la photosynthèse chez les plantes C4 ❖ CAS PARTICULIER : LES PLANTES EN C4 Exemples : Canne à sucre, Triticale, Sorghot Chez ces plantes, le premier composé organique formé lors de la phase obscure n’est pas le phosphoglycérate (PGA), molécule en C3 , mais l’acide malique, molécule en C4 . On a constaté que ces végétaux étaient plus résistants que les plantes en C 3 , en particulier au climat très chaud (les plantes en C 4 sont souvent des xérophytes, peu exigeantes en eau). D’une façon générale, ce sont des plantes dont la photosynthèse est plus intense que celle des plantes en C 3 . Des traces de CO2 sont suffisantes pour entretenir la photosynthèse car ces plantes le fixent efficacement. la photosynthèse chez les plantes C4 La feuille d’une plante en C4 présente une structure particulière. Autour de la nervure, se trouvent deux types de tissus chlorophylliens : ✓ de grosses cellules forment la gaine périvasculaire, ✓ de petites cellules forment le mésophylle : elles communiquent avec les stomates de l’épiderme. On constate que l’amidon se forme uniquement dans les cellules de la gaine. la photosynthèse chez les plantes C4 la photosynthèse chez les plantes CAM ❖ LES PLANTES CAM ▪ Les plantes CAM (pour Crassulacean Acid Metabolism) sont des plantes vivant en milieu aride, nécessitant une économie en eau et donc une régulation fine de la transpiration. ▪ Elles utilisent exactement la même réaction supplémentaire que les plantes en C4 et se distinguent donc de celles-ci par une assimilation nocturne du CO2. ▪ Cette dernière est permise par la caractéristique des plantes CAM de pouvoir ouvrir leurs stomates la nuit. Le CO2 est ainsi stocké sous la forme de malate, qui sera utilisé le jour quand la phase claire aura lieu ▪ La consommation énergétique est ici encore plus importante que les plantes en C4, et permet en plus de maintenir les stomates fermés pendant la nuit, limitant au maximum les pertes d’eau par transpiration. la photosynthèse chez les plantes CAM DIFFÉRENCES ENTRE LES PLANTES EN C3, C4 ET CAM • Pour les plantes en C3 la photosynthèse se réalise au niveau des cellules palissadiques. • Pour les plantes en C4 les réactions se réalisent autour des faisceaux libéroligneux, au niveau desquels se trouvent deux rangées de cellules : o La première rangée forme la couronne externe dans laquelle se fait la réaction supplémentaire. o La deuxième rangée forme la couronne interne qui récupère le CO2 de la couronne externe et qui dans laquelle se passe la photosynthèse. o On observe donc ici une séparation spatiale de la production et de la concentration de CO2 avec les réactions photosynthétiques. ▪ Pour les plantes CAM la séparation, entre la production et concentration de CO2, et les réactions rentrant en compte dans les mécanismes de la photosynthèse, est temporelle. DIFFÉRENCES ENTRE LES PLANTES EN C3, C4 ET CAM PHOTORESPIRATION ▪ C’est un phénomène qui se déroule chez les plantes vertes éclairées parallèlement à la photosynthèse. ▪ Elle se manifeste par une absorption d’O2 et un rejet de CO2 , mais cette fonction n’a rien à voir avec la respiration. Cette perte de CO2 fait que le rendement de la photosynthèse diminue d’environ 20 %, ce qui n’est donc pas négligeable. ▪ La photorespiration est due au fonctionnement de l’enzyme Rubisco (ribulose biphosphate carboxylase oxygénase) qui varie en fonction de la concentration en O2 . PHOTORESPIRATION ▪ Lorsque cette enzyme fonctionne comme carboxylase, le cycle de Calvin se déroule normalement, la plante produit de la biomasse; il y a photosynthèse. ▪ Mais elle peut fonctionner aussi comme oxygénase et dans ce cas, elle oxyde le ribulose-biphosphate et il se dégage du CO2 ; il y a photorespiration. ▪ C’est une fonction qui fait intervenir trois types d’organites (chloroplastes, mitochondries et peroxysomes). ▪ L’enzyme RubisCo est influencéepar la teneur en CO2 et O2 de l’atmosphère baignant les cellules de la plante. ▪ La photorespiration est importante chez les plantes en C3 , mais elle est très faible chez les plantes en C4 , ce qui augmente l’efficacité de leur photosynthèse. PHOTORESPIRATION • La fixation de l’O2 produit un intermédiaire instable qui se clive rapidement en deux molécules, le 3-phosphoglycérate (molécule en C3) et le 2-phosphoglycolate (molécule en C2). • Le 3-phosphoglycérate est dirigé vers la fixation carbonée et le cycle de Calvin-BensonBassham (cycle CBB). Le 2-phosphoglycolate est quant à lui est rapidement hydrolysé en glycolate par une phosphatase chloroplastique spécifique (2 :phosphoglycolate phosphatase). • Ensuite, le métabolisme du glycolate nécessite la coopération avec deux organites cellulaires, les peroxysomes et autres les mitochondries. • Le glycolate est exporté du chloroplaste via un transporteur protéique spécifique de la membrane et diffuse jusqu’au peroxysome. Il y est oxydé en glyoxylate et peroxyde d’hydrogène par la glycolate oxydase (3). PHOTORESPIRATION • Le peroxyde d’hydrogène relargué ainsi dans les peroxysomes est alors détoxifier par l’action de la catalase (CAT). • Le glyoxylate subit quant à lui une transamination, produisant la glycine, avec comme donneur du groupement amino, probablement le glutamate. L’enzyme impliquée est une aminotransférase, la glyoxylate : • La glycine quitte le peroxysome et entre dans la mitochondrie. Là, le complexe multienzymatique glycine décarboxylase (5) catalyse la conversion de deux molécules de glycine et d’une de NAD+ en une molécule de sérine, une de NADH, une de NH4+ et une de CO2. PHOTORESPIRATION • L’ammonium formé diffuse rapidement des mitochondries vers les chloroplastes où la glutamine synthétase le combine avec des squelettes carbonés pour former les acides aminés. • La sérine diffuse de la mitochondrie au peroxysome où elle est convertie premièrement par transamination en hydroxypyruvate (via la sérine aminotransférase, 6) puis en glycérate par réduction NADH-dépendante via l’hydroxypyruvate réductase (7). • Une valve malate/oxaloacétate transfère du NADH du cytosol vers le péroxysome, maintenant une concentration en NADH adéquate dans les péroxysomes pour cette réaction. • Le glycérate rentre dans les chloroplastes où il est phosphorylé en 3- phosphoglycérate, pouvant ainsi réintégrer le cycle CBB. دورة تكوينية االستعداد لمباراة التعليم تخصص SVTدورة2025- FIN Edu_svt − 07 66 32 89 90 − 07 08 02 12 13 [email protected] Edu Svt é • •
